कैसे एक परमाणु प्रोटॉन खो देता है

परमाणु सभी पदार्थों के मूलभूत निर्माण खंड हैं। परमाणुओं में एक सघन, धनावेशित नाभिक होता है जिसमें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं। ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन नाभिक की परिक्रमा करते हैं। किसी विशेष तत्व के सभी परमाणुओं में समान संख्या में प्रोटॉन होते हैं, जिन्हें परमाणु क्रमांक कहा जाता है। दो सामान्य प्रक्रियाएं हैं जिनके द्वारा एक परमाणु प्रोटॉन खो सकता है। चूंकि एक तत्व को उसके परमाणुओं में प्रोटॉन की संख्या से परिभाषित किया जाता है, जब एक परमाणु प्रोटॉन खो देता है, तो यह एक अलग तत्व बन जाता है।

एक तरह से एक परमाणु में प्रोटॉन खो देता है रेडियोधर्मी क्षय के माध्यम से होता है, जो तब होता है जब एक परमाणु में अस्थिर नाभिक होता है। एक नाभिक की स्थिरता प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अनुपात पर निर्भर करती है। कार्बन और ऑक्सीजन जैसे छोटे तत्वों के लिए, प्रोटॉन की संख्या लगभग न्यूट्रॉन की संख्या के बराबर होती है, और नाभिक स्थिर होते हैं। यूरेनियम और प्लूटोनियम जैसे भारी तत्वों के लिए, प्रोटॉन की तुलना में कई अधिक न्यूट्रॉन होते हैं, और उन तत्वों के नाभिक अत्यंत अस्थिर होते हैं। वास्तव में, 83 से अधिक प्रोटॉन वाले सभी तत्व अस्थिर होते हैं। तीन प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय को अल्फा, बीटा और गामा के रूप में जाना जाता है।

अल्फा क्षय ही एकमात्र तरीका है जिससे एक परमाणु स्वतः ही प्रोटॉन खो देगा। एक अल्फा कण में दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं। यह अनिवार्य रूप से हीलियम परमाणु का केंद्रक है। एक परमाणु के अल्फा उत्सर्जन से गुजरने के बाद, उसके पास दो कम प्रोटॉन होते हैं और एक अलग तत्व का परमाणु बन जाता है। ऐसी ही एक प्रक्रिया है जब यूरेनियम -238 परमाणु एक अल्फा कण को ​​​​बाहर निकालता है और परिणामी परमाणु थोरियम -234 होता है। अल्फा क्षय तब तक होता रहेगा जब तक कि एक स्थिर नाभिक के साथ एक परमाणु परिणाम नहीं देता। अल्फा कण अपेक्षाकृत बड़े होते हैं और जल्दी अवशोषित हो जाते हैं। इसलिए वे हवा के माध्यम से दूर की यात्रा नहीं करते हैं और अन्य प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय के रूप में खतरनाक नहीं हैं।

दूसरी प्रक्रिया जिसके द्वारा एक परमाणु प्रोटॉन खो सकता है उसे परमाणु विखंडन के रूप में जाना जाता है। परमाणु विखंडन में, परमाणु के नाभिक की ओर न्यूट्रॉन को गति देने के लिए एक उपकरण का उपयोग किया जाता है। न्यूट्रॉन के परमाणु के साथ टकराने से परमाणु का नाभिक टुकड़ों में टूट जाता है। प्रत्येक टुकड़ा मूल परमाणु के द्रव्यमान का लगभग आधा है।

हालांकि, जब एक साथ जोड़ा जाता है, तो टुकड़े के द्रव्यमान का योग मूल परमाणु के द्रव्यमान के बराबर नहीं होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कई न्यूट्रॉन आमतौर पर परमाणु के टुकड़ों के रूप में उत्सर्जित होते हैं और कुछ द्रव्यमान ऊर्जा में परिवर्तित हो जाते हैं। वास्तव में, पदार्थ की एक छोटी सी मात्रा बहुत बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न करती है।

परमाणु विखंडन के लिए एक सामान्य अनुप्रयोग परमाणु ऊर्जा के उत्पादन में है। एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र में, विखंडन से ऊर्जा का उपयोग पानी को गर्म करने के लिए किया जाता है, जो टरबाइन को चालू करने और बिजली उत्पन्न करने के लिए भाप बनाता है। संयुक्त राज्य में लगभग 20 प्रतिशत बिजली परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से आती है।

परमाणु विखंडन का एक अन्य अनुप्रयोग परमाणु हथियार बनाने में है। परमाणु हथियार में, विखंडन शुरू करने के लिए एक ट्रिगरिंग डिवाइस का उपयोग किया जाता है। एक विखंडन दूसरे की ओर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है जो भारी मात्रा में विनाशकारी ऊर्जा जारी करती है।

रेडियोधर्मी क्षय और परमाणु विखंडन के माध्यम से केवल दो तरीके हैं जिनसे परमाणु प्रोटॉन खो देते हैं। दोनों प्रक्रियाएं केवल उन परमाणुओं में होंगी जिनमें अस्थिर नाभिक होते हैं। यह सर्वविदित है कि रेडियोधर्मी स्वाभाविक रूप से और अनायास होता है। के अनुसार जे. मार्विन हेरंडन के अनुसार, इस बात के भी प्रमाण हैं कि परमाणु विखंडन पृथ्वी के मेंटल और कोर में स्वाभाविक रूप से होता है, न कि केवल मानव निर्मित उपकरणों जैसे परमाणु बम या पावर प्लांट रिएक्टरों में।